Clinique portable de diagnostic COVID-19 : aperçu détaillé des composants

Composants et fournitures

Composant	Quantité	Remarques
Plateforme capteur santé Maxim MAXREFDES100#	1
LED UV 5 mm	10	Diodes génériques fonctionnent, mais diodes UV-C Innotek ou Aquisense sont meilleures
Capteur de proximité IR Digilent	1
Arduino Mega 2560	1
Module LCD I2C 16x2 DFRobot	1
Atomiseur d'eau Seeed Grove	1
Câble USB-A vers B	1
Transistor PNP usage général	2
Diode laser 2 broches	1
Capteur de lumière numérique Seeed Grove	1
Pompe péristaltique Adafruit avec tube silicone 5-6V DC	1
Powerbank (2 sorties USB 5V)	1
Transistor PNP TO-220	1

Outils et machines nécessaires

• Ruban conducteur, cuivre
• Ciseaux électricien
• Fils de câblage mâle/femelle premium 40 × 150 mm
• Coupe-carton
• Ruban double face
• Fer à souder (générique)
• Alimentation réglable 3-12V SkyMaster (ou powerbank bon marché à 2 ports USB 5V)

Applications et services en ligne

• Arduino IDE
• Arduinoblocks

À propos de ce projet

Venue d'Inde, j'ai réalisé que le virus SARS-CoV-2 aurait pu être détecté, diagnostiqué et traité facilement avant de devenir une pandémie. Mon idée est polyvalente, facile à assembler, et fait bien plus que nettoyer des masques. Elle désinfecte aussi les mains grâce à un distributeur automatique basé sur Arduino et plateformes ARM. Un peu complexe à réaliser, mais chaque unité peut détecter et diagnostiquer les signes vitaux, compensant ainsi le coût de fabrication et de déploiement. Le code est en C++ (Arduino IDE). Ce projet utilise un Arduino/Genuino Mega 2560.

Liste des matériaux (Bill of Materials)

Coût total : environ 261 USD (958,66 AED)

• MAXREFDES100 = 157,50 $
• Arduino Mega = 57,30 $
• Pompe = 24,95 $
• LCD = 5,98 $
• Capteur IR = 1,85 $
• Ruban cuivre (10 mm) = 11,96 $
• LED UV = 4,08 $
• Autres (plaque d'essai, transistors, fils) ≈ 2,72 $ (si déjà maker)

Vidéo d'orientation

https://youtu.be/Xmy4RtmoXII

Ressources nécessaires sur le terrain

En supposant un déploiement dans une communauté dense et à haut risque :

• Alimentation 15 VDC ou 12 VDC (ou powerbank 2 ports USB 5V branchés sur l'Arduino et un câble USB coupé).
• Désinfectant liquide (Dettol ou solution savonneuse diluée) pour l'atomiseur et le distributeur de gel.
• Médecin interniste, cardiologue ou infirmier (pour surveiller et diagnostiquer les lectures du MAXREFDES100).
• Téléphone Android (application Maxim APK) OU PC Windows (recommandé pour diagnostic détaillé avec oxymétrie, l'appli Android n'affichant pas le SpO2).

Montage structurel

Découpez 2 plaques de carton 10 × 25 cm. Collez 2 bandes de ruban cuivre parallèles sur chacune : une pour le +, une pour la GND. Soudez 5 LED UV sur chaque fixation cuivre-carton (voir photos).

Découpez un trou rectangulaire pour y insérer le LCD I2C 16×2.

Branchement matériel Arduino

Ces connexions supposent que les ampoules UV-C sont déjà soudées sur les fixations cuivre-carton.

LCD I2C 16×2

• SCL → Broche 21
• SDA → Broche 20
• VCC → 5V (section alimentation)
• GND → GND (section alimentation)

Fixations cuivre-carton (LED UV)

• Fils de masse vers les deux masses au bout de la colonne de broches numériques.
• Fil de broche 50 et 52 vers les bases des deux transistors PNP BC557.
• Broche positive des fixations vers les collecteurs des BC557.
• GND des fixations vers rail GND de la plaque d'essai (relié au GND du Mega).
• Les deux émetteurs vers broche 5V du Mega 2560.

Important : Ne collez qu'une seule fixation LED pour l'instant. La seconde sera collée plus tard après ajout de renforts en carton.

Diode laser

• VCC (fil rouge) → 5V
• GND (fil bleu) → GND

Capteur de lumière 3 broches

• VCC → 3,3V
• GND → GND
• OUT (Signal) → D48

Réglez la fréquence (potentiomètre bleu) avec un tournevis jusqu'à ce que le capteur s'éteigne exactement quand le laser est masqué, et s'allume quand il est exposé.

Code Arduino (configuration)

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  pinMode(48, INPUT); // D48 capteur lumière numérique
  lcd.init();
  lcd.noCursor();
  lcd.backlight();
  pinMode(50, OUTPUT);
  pinMode(52, OUTPUT);
  pinMode(40, OUTPUT);
  lcd.backlight();
  lcd.display();
  lcd.clear();
}

void loop() {
  if (digitalRead(48)) {
    delay(1000);
    lcd.clear();
    lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear();
    lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50, LOW);
    digitalWrite(52, LOW);
    digitalWrite(40, HIGH); // D40 atomiseur d'eau
    delay(1800000); // 30 min
    digitalWrite(50, HIGH);
    digitalWrite(52, HIGH);
    digitalWrite(40, LOW);
    lcd.clear();
    lcd.print("Remove the mask!");
  } else {
    digitalWrite(50, LOW);
    digitalWrite(40, LOW);
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Please place");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("a mask in!");
  }
}

Distributeur automatique de gel hydroalcoolique

Ajout crucial : nettoyage des masques ET désinfection des mains en un seul point. Ce distributeur utilise un capteur IR (plus simple qu'un ultrasonique) et une pompe péristaltique 5V 500 mA Adafruit, sans microcontrôleur supplémentaire, pilotée par un transistor PNP TIP42C qui active la pompe quand l'IR détecte un objet.

• Base du transistor → sortie capteur IR
• Collecteur → + moteur pompe
• Émetteur → + rail plaque d'essai
• VCC capteur IR → + rail plaque
• GND capteur IR → - rail plaque (masse)

Avertissement : Fiez-vous aux instructions textuelles, pas à l'image Fritzing (obsolète). L'arrangement des broches varie selon le modèle de transistor PNP. Voici les connexions universelles pour mon projet.

Configuration logicielle MAXREFDES100 (MAX32620HSP)

Note sur le coût et le déploiement

Le MAXREFDES100 peut sembler cher pour une solution « bas coût ». Mais l'idée est un déploiement trilatéral : 3 unités placées stratégiquement dans différentes localités (villages, villes) accessibles par ambulances. Exemple en Afrique : 22 nations sous-équipées. Le plus grand territoire (Congo, 2,34 millions km²) et la plus grande population (Nigeria, 200 millions). Les machines espacées de ~3 km (distance moyenne marche pour l'eau). Louables par ambulances avec créneaux horaires, plus 3-4 en réserve pour urgences. L'appareil inclut protection défibrillation et mesure SpO2, BPM, température, ECG, pression environnementale. Un infirmier peut lire ces signes pour pré-dépister COVID-19 (RT-PCR ou test laser UAE) ou envoyer à l'hôpital pour grippe ou pathologies respiratoires/cardiaques. Le coût d'une machine compense ~10 traitements stade critique COVID-19. Diagnostiquer au stade primaire ou détecter d'autres pathologies négligées est l'atout majeur.

Installation matérielle et logicielle

Vidéo : https://youtu.be/UZ4MkrNHI2A

1. Branchez l'adaptateur HDK (USB-C) sur le port HSP, et un micro-USB sur le port HDK de l'adaptateur vers l'ordinateur.
2. Appuyez 0,5 s sur le bouton unique de la carte capteur jusqu'à ce que la LED rouge s'allume.
3. Sur le PC, notification « COM10 setup complete » (permet firmware personnalisé plus tard).
4. Gestionnaire de périphériques → Ports COM (LPT) : vérifier présence du port.
5. Débranchez l'adaptateur HDK, branchez directement un câble USB-C de la carte capteur au PC pour la configuration GUI.
6. Attendez notification « USB Serial Device (COM11) is set up ».
7. Téléchargez le GUI : lien Maxim.
8. Au premier lancement, fenêtre configuration UART (baud 9600). Cliquez Scan Ports, trouvez COM11, cliquez Connect.
9. Onglet Optical : placez pouce/doigt sur la fenêtre vitrée avec LED rouge clignotante. Cliquez Start Monitor. Des lectures apparaissent.
10. Onglet ECG MUX : sélectionnez ECG OPENP et OPEN-N → Connected.
11. Activez EN_ECG et EN_RTOR (ECG et R-R si noms registres MAX30003 désactivés).
12. Onglet Plots → Start Monitor : une courbe ECG devrait apparaître (si câbles ECG soudés ou connectés via pin header).
13. Onglet Temperature : soufflez sur la carte, la température doit monter.

Application Android

Téléchargez l'APK : page Maxim. Copiez le .apk sur Google Drive, ouvrez-le sur téléphone Android. L'appli scanne les ports BLE, sélectionnez MAXREFDES100. Une page affiche les valeurs des capteurs. Attention : les mesures optiques et SpO2 ne s'affichent pas sur Android. Seul un PC Windows avec le GUI montre température, ECG et SpO2 nécessaires au monitoring patient. Chaque site doit donc avoir un PC avec GUI installé, ou au moins un téléphone pour l'ECG et les conditions environnementales.

Montage structurel final

• Placez le MAXREFDES100 dans une boîte en carton exposant la fenêtre du capteur optique (partie supérieure).
• Soudez les fils ECG sur les connecteurs femelles des câbles ECG.
• Clipsez les électrodes humides / pads biomédicaux sur les câbles ECG.
• Pour mesure long terme, installez le support pile CR2032 fourni (rechargeable de préférence).
• Pour le stérilisateur de masques : ajoutez une feuille de carton sur toute la surface intérieure pour protéger l'électronique de la chaleur (le carton fond à 200°C, bien au-dessus des températures extrêmes mondiales ~56,7°C) et servir de support aux masques. Ne retirez pas le masque avant 30 min ou stérilisation jugée suffisante par UV-C.

Caractéristiques : Détection ET protection

• Détecter : MAXREFDES100 utilise algorithmes avancés et capteurs médicaux, très fiable pour détecter et fournir lectures détaillées aidant le personnel médical (même infirmiers) à repérer les asymptomatiques : le SpO2 chute à cause de l'ARN viral accru et cytokines de l'invasion cellulaire circulant dans le sang, réduisant l'oxygène détecté par le capteur optique. Excellent substitut au test RT-PCR (réutilisable, sans contaminants).
• Protéger : Stérilisateur masques qualité hôpital avec LED UV-C Innotek puissantes et peu coûteuses, alimenté en 5V DC, très économe. Microcontrôleur Arduino basse consommation + distributeur gel auto → les gens tendent la main pour savon/désinfectant, réduisant propagation virale en évitant stations multiples.

Avantages supplémentaires

• Coût réduit : Stations spécialisées similaires coûtent >500 $. Ici ~200-300 $ tout compris (boîte carton incluse).
• Durabilité : Carton bon marché, disponible partout, excellente intégrité structurelle. Fibres de bois fortes, résistantes à la perforation et déchirure. Structure alvéolée arquée = robustesse.
• Protection thermique : Carton fond à 200°C, protège l'intérieur dans pays très chauds (ne pas dépasser 120°C recommandé). Record mondial 56,7°C → composants parfaitement opérationnels et protégés.
• Bouclier EM : Fibres de bois du carton protègent des rayonnements EM jusqu'aux UV-C (utilisable zones polluées).
• Polyvalent : Une solution pour multiples problèmes : diagnostic sympt/asymptomatiques COVID-19 et autres pathologies avec aide minimale médecin/infirmier + protection propagation (distributeur gel auto + stérilisateur masques médical) à coût très bas pour communautés → aplatir la courbe.
• Hautement personnalisable : Pièces ajoutables/retirables, Arduino reprogrammable pour programmes custom.
• Éco-énergétique : Clinique entière (stérilisateur masques, distributeur gel, MAXREFDES100) consomme seulement 15V ou 10V (powerbank : pile 3V + adaptateur 12V / powerbank 10V bon marché). Communautés à risque peuvent alimenter sans craindre surconsommation.
• Intérieur auto-désoxygénant : Carton absorbe l'oxygène → microbes aérobies meurent par manque O2 si UV-C ne les tue pas (improbable).
• Très portable : Se transporte comme une boîte U-Haul, plus léger que matériel médical classique, déplaçable rapidement vers autres services.
• Biodégradable et recyclable : Carton = bois/papier pulpe → organique, jetable (sans agrafes) dans champ où décomposeurs (champignons, bactéries) le transforment en sol → aide plantes. #TeamTreesHack. Composants open-source récupérables en fin de vie (~10 ans normal, 7-8 ans environnements extrêmes). Arduino et périphériques réutilisables → tout finit par aider planète et gens.
• Absorption chocs : Alvéolage aléatoire et maillage cellulose → chocs légers n'endommagent pas composants internes.

Vous devrez peut-être ajuster la position de la LDR en la pliant pour que toute sa surface soit couverte par le laser.

C'est mon premier projet. J'y ai passé ~4 mois pour vous fournir les mêmes détails que vous utiliserez pour le construire, afin que vous n'affrontiez pas les mêmes difficultés techniques. Merci de liker ou commenter si intéressant, je répondrai vite.

Le projet est enfin fini. Félicitations : vous avez le potentiel de pré-diagnostiquer le COVID-19 (si médecin/infirmier sur place) et d'appeler ambulance/support médical en cas de test positif COVID-19 ou autre pathologie sous-jacente. Je prie pour que cela n'arrive à aucun d'entre vous, vous êtes ma communauté :). Restez en sécurité. Grand merci à tous les grands acteurs tech/logiciels qui ont permis cette solution ultime.